據美國物理學家組織網11月21日(北京時間)報道,美國(guó)佐治亞大學的研究人員開發出一(yī)種新材料,暴露在陽光下一分鍾後可在兩周內發出近紅外光。該材料(liào)可(kě)廣泛應(yīng)用於軍事、醫療及太陽能電池領域。相關論文發表在《自然(rán)?材料》雜誌網絡版。
研究人員最先研究的材料為三價(jià)鉻離子,這是一(yī)種著名的近紅外光發射(shè)源。當(dāng)暴露在(zài)光(guāng)線下(xià),其電子從基(jī)態快速轉移到(dào)一個(gè)更高的能量狀態。隨著電子返回基態,以近紅外光釋放能量。但三價鉻離子發光的時間一般(bān)較短,通常為幾毫秒。在最新的研究中,研究人員采用鋅矩陣(zhèn)和鍺酸镓構建迷宮“陷阱”,其化學結構可以捕獲和儲存激發能量,並在室溫下將儲存的能量以熱能的方式(shì)釋放回鉻離子,發出近紅外光的時間(jiān)可長達兩(liǎng)周。
研究人員花了3年時間不斷完善配方。最初的(de)材料隻能發出幾分鍾的近紅外光,通過調整成分比例、燒結溫度和時間,最終使材料的發光時間長(zhǎng)達兩(liǎng)周。不過研究人員相(xiàng)信(xìn),他們尚未找到最佳配方(fāng),該材料還有改進的餘地。
研究(jiū)人員還用了1年時間,在室內、室外、晴天、陰天、雨(yǔ)天及淡水、鹹水等各種(zhǒng)環境(jìng)中測試材料。結果發現,即使漂白水中腐蝕後,該材料的性能仍能保持3個月不變。
研究人員認為(wéi),這種材料將在軍(jun1)事、醫療和太陽能電池方麵有著廣泛的應用。在軍事方麵,可利用該材料製(zhì)成陶(táo)瓷光(guāng)盤,或將其粉末與塗料混合(hé),作為照(zhào)明光源,供配備了夜視(shì)裝備的部隊使用(yòng)。在醫療上,可將其與納米(mǐ)粒子組配在一起,與癌細胞結合,將癌細胞的轉移視(shì)覺化(huà)。此外,由於這種材料具有非凡的存儲和轉換太(tài)陽能的能力,有望(wàng)應用其製造(zào)更高效的太陽能電(diàn)池。
總編輯圈點
一分鍾陽光暴(bào)曬換回兩周近紅(hóng)外光(guāng)照明,這樣的“交換(huàn)”看(kàn)似驚人(rén)。在這場受能量守恒定律製約的“交換”中,近紅外光的低頻、低(dī)能是(shì)照明時間超長的原因之一。其實,在美國科學家的新(xīn)發現中,比超(chāo)長照明時間更吸(xī)引眼球的是新材料吸收(shōu)和轉化太陽能的高效率。追溯地球食物鏈的源頭(tóu),絕大部分(fèn)都是綠色(sè)植物和太陽能,因此找到高效(xiào)吸收、轉化太陽能的方(fāng)法,實(shí)際就是找到直(zhí)接、高效應用能源(yuán)的方法。這(zhè)對於(yú)麵臨能源緊缺的地球來說,大概是治標治(zhì)本的方法(fǎ)之一。
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